Diplomarbeit, 1997
154 Seiten, Note: sehr gut
Diese Arbeit befasst sich mit der Simulation von Ultraschallbildgebung und den in der medizinischen Diagnostik auftretenden Artefakten. Ziel ist es, ein mathematisches Modell der Wellenausbreitung zu entwickeln und eine Simulationsumgebung zu implementieren, die die Durchführung von simulierten Ultraschalluntersuchungen ermöglicht. Darüber hinaus soll die Brauchbarkeit der Simulation anhand von realen Effekten überprüft werden.
Das erste Kapitel befasst sich mit den physikalischen Grundlagen und den technisch gebräuchlichen Verfahren der Ultraschallbildgebung. Kapitel zwei stellt die Modellierung und die Simulationsverfahren vor, wobei insbesondere die finite-Differenzen-Approximation der Wellendifferentialgleichung im Fokus steht. Kapitel drei behandelt die Anwendung der Simulation in der medizinischen Diagnostik, die Verifikation des Modells und die Beschreibung weiterer implementierter Verfahren.
Ultraschallbildgebung, Simulation, Wellenausbreitung, Finite-Differenzen-Methode, Artefakte, medizinische Diagnostik, TomAS-Software.
Die Simulation basiert auf einer Finite-Differenzen-Approximation der Wellendifferentialgleichung. Dieses Modell erlaubt es, die Ausbreitung von Schallwellen in verschiedenen Medien digital nachzubilden.
Artefakte sind Bilderscheinungen, die nicht der tatsächlichen Anatomie entsprechen. Sie entstehen durch physikalische Effekte wie Reflexion, Brechung oder Absorption und können die Diagnose erschweren oder verfälschen.
TomAS ist eine Simulationsumgebung, die es ermöglicht, Ultraschall-Experimente virtuell durchzuführen. Sie nutzt eine C++ Bibliothek, um Wellenausbreitung und Bildgebung realitätsnah zu berechnen.
Die Überprüfung erfolgt durch den Vergleich der simulierten Bilder mit realen klinischen Effekten und Artefakten. Wenn die Simulation bekannte diagnostische Phänomene korrekt wiedergibt, gilt das Modell als verifiziert.
Wichtig sind Kenntnisse über Wellenlänge, Frequenz, Schallgeschwindigkeit in verschiedenen Geweben sowie die Wechselwirkungen von Schallwellen an Grenzflächen (Reflexions- und Transmissionskoeffizienten).
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